技术领域本发明涉及汽车转向控制领域，特别是涉及一种适用于EPS系统的方向盘绝对转角的计算方法和系统。
背景技术：
随着整个社会对汽车的安全性、节能环保新能源需求的提高，越来越多的汽车都装备了电动助力转向系统EPS(ElectricPowerSteering)以及电子稳定程序系统ESP(ElectronicStabilityProgram)和其他的智能控制系统。这些汽车用的电控系统能否正常有效的运行，不仅仅需要转向的转矩信号，同时也需要转向的角度信号。如果方向盘转角计算不正确，会影响到EPS系统中方向盘的回正，使得驾驶员紧张和不舒适。如图1所示，EPS系统100包括以下部件：包括ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)110、转角传感器120、电机130、转向系统中传递转矩的管柱140和齿轮齿条式机械转向器150、以及万向节(未在图中标注)等。一般ECU110对转角传感器120的监测流程如下：监测绝对转角位置信号的电压值：其中，绝对转角位置处的最小电压为供电电压的10％，最大电压为供电电压的90％。一般情况下，传感器的供电电压为5V，那么当绝对位置信号的电压值不在[0.5V，4.5V]的范围内时，认定转角传感器120可能出现了故障，计算得到的方向盘绝对转角无效；如果ECU110监测绝对转角位置信号正常，则利用一路相对位置信号计算相对转角，并且根据另一路相对位置信号校核该转角传感器是否发生故障，若发生故障，则采取相应的处理方法；若正常，该方向盘绝对转角传感器返回的角度为有效数据。通过以上分析，因为这类传感器只能初始化绝对位置信号在测量范围内的角度(譬如+/-900度)，所以这种处理方法在汽车厂初始安装的时候会存在以下问题。主机厂将EPS系统安装到整车上的时候，由于EPS的转向管柱是可以绕轴线作360度的旋转运动的，所以难以保证轮胎偏转角度的零位(对应于汽车直线行驶时候的轮胎位置)和EPS系统转角传感器120的零位(对应于方向盘的转角零位)相差不能太大，譬如方向盘安装角度和由ECU110采样转角传感器120的信号计算后得到的结果相差1080度，这种情况下当EPS系统安装固定在整车上以后，绝对位置信号的数值显示为超限，按照常规的处理方法，就无法得到准确的方向盘绝对转角。如何消除这一安装误差呢？常规的做法是整车安装调试人员，拆开EPS转向管柱和齿轮齿条相连接的花键，重新定位；或者在EPS出厂的时候固定住方向盘的轴向转动并设定好零位，安装的时候定好转向轮和方向盘的位置再安装。这两种方法对整车厂而言意味着需要投资设备和定位工装并增加一个工位。而且在汽车出厂下线以后，驾驶员每一次汽车熄火、重新点火启动以后，ECU110计算角度的时候需要利用ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数变换器)采样得到转角传感器120输出的相对位置信号和绝对位置信号来计算方向盘绝对转角，由于有时候驾驶员停车的时候方向盘绝对转角过大导致了绝对位置信号超出限值，如何计算出准确的方向盘绝对转角呢？如何解决这个问题的文献和专利并不多见，而且存在不少的缺陷，详见以下叙述。一种方向盘转角确定方法的专利是由博世汽车部件苏州有限公司申请《方向盘转角确定方法、处理器、电子控制单元以及汽车电子稳定系统》(专利号是CN103978980)，它提供了一种方法来估计方向盘的绝对转角。这个专利中提到的转角传感器特征是它在(-180，+180)度的相对转角范围内对应于的电压输出信号为(0，+Vcc)伏电压，当汽车方向盘转到了(+180，+540)或者(-540，-180)度的转角的时候电压输出为另一个(0，+Vcc)伏的信号。这样的传感器的缺陷在于无法正确获得汽车方向盘的绝对转角，专利中提到了根据汽车轮速传感器和汽车横摆角速度传感器的信号获得汽车前后车轮的转速和汽车的横摆角速度，来估计汽车的方向盘参考转角SasRef，通过比对角度传感器测得的相对转角求绝对转角。该专利提到的方法的缺陷在于需要除了角度传感器之外的其它传感器：横摆角速度传感器(一般只有中高档车才有)和轮速传感器；同时它的算法也过于复杂，需要利用汽车的运动状态来估计方向盘的绝对转角，数据的采集、信号处理、以及运算都非常占用宝贵的ECU资源。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种方向盘绝对转角的计算方法和系统，用于解决上述缺点。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种方向盘绝对转角的计算方法，应用于EPS系统，所述EPS系统包括ECUECU和转角传感器，所述方向盘绝对转角的计算方法包括：步骤一，在所述EPS系统初次上电时，设置转角初始化成功标志位u为0、设置采集时间T：T＝0；步骤二，采集所述转角传感器的相对位置信号和绝对位置信号P3volt，并开始对所述采集时间T计时，且根据所述相对位置信号确定相对转角β；步骤三，判断所述转角初始化成功标志位u：如果u＝0，那么跳转至步骤四；如果u＝1，则跳转至步骤六；步骤四，读取转角传感器零位标定值γ0，根据所述绝对位置信号P3volt、所述相对转角β和所述转角传感器零位标定值γ0，确定初始化方向盘绝对转角α0：α0＝ψ(P3volt，β)-γ0；其中ψ表示一种函数映射关系；步骤五，根据所述相对角度β和所述初始化方向盘绝对转角α0判定初始化是否成功：如果成功，则设置u＝1；如果不成功，则设置u＝0；步骤六，根据所述初始化方向盘绝对转角α0和所述相对角度β计算方向盘绝对转角θ；步骤七，监测所述EPS的所述ECU是否有转角零度定位请求：如果有所述转角零位标定请求，则判读所述转角初始化成功标志位u：如果所述转角初始化成功标志位u为1，则将所述方向盘绝对转角θ更新所述转角传感器零位标定值γ0；如果转角初始化成功标志位为0，则直接跳转至步骤八；如果没有所述转角零位标定请求，则直接跳转至步骤八；步骤八，判断所述采集时间T：如果T＝Ts，则将所述采集时间T归零，且重新跳转至步骤二；如果T≠Ts，则重复执行步骤八。可选地，所述步骤五中，判定初始化成功的依据是所述绝对转角α0是否位于初始化盲区：如果位于所述初始化盲区，则初始化失败，设置u＝0；相反，则初始化成功，设置u＝1。可选地，所述初始化盲区的范围由所述转角传感器决定的。可选地，所述转角传感器零位标定值γ0保存在所述ECU的EEPROM中。一种方向盘绝对转角的计算系统，应用于EPS系统，所述EPS系统包括ECU和转角传感器，所述方向盘绝对转角的计算系统包括：设置单元、计时单元、采集单元、相对转角计算单元、初始化方向盘绝对转角计算单元、初始化判定单元、方向盘绝对转角计算单元和判定控制单元；所述设置单元用于设置转角初始化成功标志位u和采集时间T；所述计时单元用于根据所述采集单元对所述采集时间T进行统计；所述采集单元用于采集所述转角传感器的相对位置信号和绝对位置信号P3volt，以及转角传感器零位标定值γ0；所述相对转角计算单元用于根据所述相对位置信号计算相对转角β；所述初始化方向盘绝对转角计算单元用于根据所述绝对位置信号P3volt、所述相对转角β和所述转角传感器零位标定值γ0计算初始化方向盘绝对转角α0；所述初始化判定单元用于根据所述相对转角β和所述初始化方向盘绝对转角α0判定初始化是否成功；所述方向盘绝对转角计算单元用于根据所述初始化方向盘绝对转角α0和所述相对转角β计算方向盘绝对转角θ；所述判定控制单元用于控制所述设置单元、所述计时单元、所述采集单元、所述相对转角计算单元、所述初始化方向盘绝对转角计算单元、所述初始化判定单元和所述方向盘绝对转角计算单元，并对所述转角初始化成功标志位u和转角零位标定请求进行判定。可选地，所述初始化判定单元根据所述初始化方向盘绝对转角α0是否位于初始化盲区判定初始化是否成功：如果所述初始化方向盘绝对转角α0位于所述初始化盲区，则初始化失败；如果所述初始化方向盘绝对转角α0未位于所述初始化盲区，则初始化成功。可选地，所述初始化盲区的范围是由所述转角传感器决定的。所述判定控制单元还包括根据所述转角零位标定请求，依据所述方向盘绝对转角θ更新所述转角传感器零位标定值γ0。如上所述，本发明的一种适用于EPS系统的方向盘绝对转角的计算方法和系统，安装到整车的时候，不需要定位装置，为整车厂节省了组装设备的投资和额外调配工序；无论方向盘在何种位置，都可以进行转角传感器的零位标定，使其成为中间位置；并且无论方向盘在何种位置，初始化后，回到设定的中间位置，初始化方向盘绝对转角α0角不变；转角传感器初始化以后，依靠相对位置信号的变化来确定方向盘绝对角度θ。附图说明图1显示为现有技术的EPS系统的结构示意图。图2显示为本发明实施例公开的一种EPS系统的转角传感器输出电压信号与转角的关系示意图。图3显示为本发明实施例公开的一种EPS系统的转角传感器通过示波器输出的电压信号的示意图。图4显示为本发明实施例公开的一种方向盘绝对转角的计算方法的流程示意图。图5显示为本发明实施例公开的一种方向盘绝对转角的计算系统的结构示意图。元件标号说明100EPS系统110ECU120转角传感器130电机140转向管柱150齿轮齿条机械转向器S41～S48步骤500方向盘绝对转角的计算系统510设置单元520计时单元530采集单元540相对转角计算单元550初始化方向盘绝对转角计算单元560初始化判定单元570方向盘绝对转角计算单元580判定控制单元具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图2至图5。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例1通常EPS系统100使用的转角传感器120，其转角输出信号为3路，分别为两路相对位置信号和一路绝对位置信号，其三路都是电压型信号。在本实施例中，转角传感器120采用的是BI转角传感器，其绝对位置信号和相对位置信号的关系如图2所示，其中，直线和虚线表示两路相对位置信号，点划线表示绝对位置信号，并且，横坐标表示角度值；纵坐标表示转角传感器的输入电压百分比。在实际应用中，转角传感器120也可能和本实施例的BI转角传感器不同，即其绝对位置信号和相对位置信号并非如图2所示，但是本发明的转角初始化方法也同样适用，本实施例引用如图2所示的转角传感器信号是为了更加清楚地解释本实施例的方向盘绝对转角的计算方法。通常转角传感器120由汽车蓄电池供电，因此其输入电压Vinput为5V时，转角传感器120的输出信号范围是0～5V。当方向盘传动时，其转动的角度和输出电压值呈现出图2中的比例关系。设：转角传感器以正中位置为0角度，左边为顺时针向左转动的角度值，右边为逆时针向右转动的角度值。这种类型传感器的测量范围可达-900°～+900°，其信号由EPS系统的ECU采集。图3为使用示波器实际测量得到的本实施例的转角传感器120输出的电压和转角的关系曲线，其中，阶梯形的曲线为绝对位置信号，另外两条曲线为两条相对位置信号。从图3可以得到如下结论：(1)当-900°<方向盘绝对转角<900°的时候，转角传感器120输出的绝对位置信号和图2中的完全一样，当方向盘继续转动超出±900°的范围的时候会有所变化，当转角超出-900°时，即绝对转角约在-990°～-1170°之间，绝对位置信号输出为0V；当转动超出约-1170°时输出进入下一循环。(2)绝对位置信号一共有10个台阶，对应于它的不同的绝对转角位置。通过以上分析，转角传感器120初始化的时候，如果绝对位置处在转角传感器120量程的边界，存在初始化不准确的问题，初始化不成功。针对此，本实施例公开了一种方向盘绝对转角的计算方法，解决了EPS系统的转角传感器初始化的问题，为整车厂节省了设备的投资和额外调配工序，具有很大的经济和实用价值。本实施例的一种方向盘绝对转角的计算方法，如图4所示，包括：步骤一S41，在EPS系统100初次上电时，初始化成功标志位u为0，采集时间T＝0：EPS系统100初次上电，即ECU110也是初次上电，必须初始化转角初始化成功标志位u，将转角初始化成功标志位u设置为0，且将采集时间T初始设置为0。步骤二S42，采集转角传感器120的相对位置信号和绝对位置信号，并对采集时间T计时，且根据相对位置信号确定相对转角β：在本实施例中，ECU110对转角传感器120进行ADC采样，经过滤波后获得的数值即为相对位置信号和绝对位置信号(范围在0～5.0V)。并且转角传感器120的两路相对位置信号分别是P1volt和P2volt，绝对位置信号为P3volt，如图2所示，直线表示相对位置信号P1volt，虚线表示相对位置信号P2volt；点划线表示绝对位置信号P3volt。本实施例对转角传感器120的采样是按照一定的时间间隔进行的，所以对转角传感器120进行采样时，也要对采集时间T进行计时。根据相对位置信号P1volt和P2volt计算相对转角β。关于转角传感器的相对角度β的计算方法有很多种。由于转角传感器的相对转角β的计算不是本发明的创新部分，所以本实施例中不对这部分内容进行详细的介绍。步骤三S43，判断转角初始化成功标志位u：如果u＝0，那么需要运行初始化程序，跳转至步骤四S44；如果u＝1，则表示初始化完毕，直接跳转至步骤六S46。步骤四S44，读取转角传感器零位标定值γ0，根据绝对位置信号P3volt、相对转角β和转角传感器零位标定值γ0确定初始化方向盘绝对转角α0：α0＝ψ(P3volt，β)-γ0；其中，ψ表示一种函数映射关系。步骤五S45，根据初始化方向盘绝对转角α0和相对转角β判定初始化是否成功：如果成功，则设置u＝1；如果不成功，则设置u＝0。初始化是否成功的条件由转角传感器的初始化方向盘绝对转角α0和相对转角β决定的，为了减少ECU的计算负担，不是每一次都需要启动转角的初始化程序，仅仅当ECU断电、重新上电启动以后才可能被执行。初始化程序是否需要运行，由转角初始化成功标志位u的数值决定。当u＝0，表示初始化不成功，需要再次初始化；当u＝1表示初始化成功。简而言之，ECU上电运行一次初始化过程，以后是否运行由u是否为0来决定。并且，判定初始化成功的依据是初始化方向盘绝对转角α0是否位于初始化盲区：如果位于初始化盲区，则初始化失败；相反，则初始化成功。其中，初始化盲区是由转角传感器本身决定的。步骤六S46，根据初始化方向盘绝对转角α0和相对角度β计算方向盘绝对转角θ：θ＝α0+β；在u＝1的情况下，说明初始化成功，此时计算得到的方向盘绝对转角θ是正确的。在初始化成功的情况下计算得到的θ是可以应用到其他地方的。步骤七S47，监测EPS系统的ECU是否有转角零度定位请求：如果有转角零位标定请求，判读转角初始化成功标志位u：如果u＝1，则把方向盘绝对转角θ数值写入ECU的EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，带电可擦可编程只读存储器)之中，更新转角传感器零位标定值γ0；如果u＝0，则直接跳转至步骤八；如果有转角零位标定请求，则直接跳转至步骤八。步骤八S48，判断采集时间T：如果T＝Ts，则采集时间T归零，且重新跳转至步骤二S42；如果T≠Ts，则重复执行步骤八S48：本实施例对转角传感器120的绝对位置信号和相对位置信号的采集是按照一定的间隔时间，即周期Ts进行的。其中，周期Ts是预先根据实际的情况设定的。上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。实施例2本实施例是针对实施例1而公开的一种方向盘绝对转角的计算系统，应用于EPS系统。方向盘绝对转角的计算系统500如图5所示，包括：设置单元510、计时单元520、采集单元530、相对转角计算单元540、初始化方向盘绝对转角计算单元550、初始化判定单元560、方向盘绝对转角计算单元570和判定控制单元580。设置单元510用于设置转角初始化成功标志位u和采集时间T。其中，根据初始化判定单元560和判定控制单元580对转角初始化成功标志位u进行设置；根据计时单元520和判定控制单元580对采集时间T进行设置。计时单元520用于根据采集单元530的采集动作对采集时间T进行计时；采集单元530用于采集转角传感器的相对位置信号和绝对位置信号，以及转角传感器零位标定值γ0；其中转角传感器120的两路相对位置信号分别是P1volt和P2volt，绝对位置信号为P3volt。相对转角计算单元540用于根据相对位置信号P1volt和P2volt计算相对转角β；初始化方向盘绝对转角计算单元550用于根据绝对位置信号P3volt、相对转角β和转角传感器零位标定值γ0计算绝对转角α0＝ψ(P3volt，β)-γ0；初始化判定单元560用于根据相对转角β和绝对转角α0判定初始化是否成功：判定初始化成功的依据是绝对转角α是否位于初始化盲区：如果位于初始化盲区，则初始化失败，u＝0；相反，则初始化成功，u＝1。其中，初始化盲区是由转角传感器本身决定的。方向盘绝对转角计算单元570用于根据初始化方向盘绝对转角α0和相对转角β计算方向绝对转角θ。判定控制单元580用于控制设置单元510、计时单元520、采集单元530、相对转角计算单元540、初始化方向盘绝对转角计算单元550、初始化判定单元560和方向盘绝对转角计算单元570，并对转角初始化成功标志位u和转角零位标定请求进行判定，通过对转角初始化成功标志位u和转角零位标定请求的判定，整体控制整个方向盘绝对转角的计算过程。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。不难发现，本实施例为与第一实施例相对应的系统实施例，本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。综上所述，本发明的一种适用于EPS系统的方向盘绝对转角的计算方法和系统，其安装到整车的时候，不需要定位装置，为整车厂节省了组装设备的投资和额外调配工序；无论方向盘在何种位置，都可以进行转角传感器的零位标定，使其成为中间位置；并且无论方向盘在何种位置，初始化后，回到设定的中间位置，绝对转角α0角不变；转角传感器初始化以后，依靠相对角度位置信号的变化来确定方向盘的绝对角度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。